DE102020112442A1 - Sensor warehouse, vehicle with this and method for evaluating measurement data from the sensor warehouse - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sensorlager, umfassend einen um eine Achse rotierbaren Innenlagerring (01), der koaxial zu einem Außenlagerring (02) befindlich ist. An dem rotierbaren Innenlagerring (01) sind eine Primärspule (09) sowie ein Mikrocontroller (06) und an dem stehenden Außenlagerring (02) eine Sekundärspule (11) angeordnet. Die Primärspule (09) und die Sekundärspule (11) sind gegenüberliegend angeordnet, wobei zwischen diesen ein Luftspalt (13) besteht. Weiterhin umfasst das Sensorlager ein Messelement (04), welches mit der Primärspule (09) gekoppelt ist und an einer außenliegenden Fläche des Innenlagerrings (01) angeordnet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug mit mindestens einem Fahrzeugrad und einem derartigen Sensorlager sowie ein Verfahren zum Auswerten eines Messsignals eines solchen Sensorlagers. The present invention relates to a sensor bearing, comprising an inner bearing ring (01) which can be rotated about an axis and which is located coaxially with an outer bearing ring (02). A primary coil (09) and a microcontroller (06) are arranged on the rotatable inner bearing ring (01) and a secondary coil (11) is arranged on the stationary outer bearing ring (02). The primary coil (09) and the secondary coil (11) are arranged opposite one another, with an air gap (13) between them. Furthermore, the sensor bearing comprises a measuring element (04) which is coupled to the primary coil (09) and is arranged on an outer surface of the inner bearing ring (01). The invention further relates to a vehicle with at least one vehicle wheel and such a sensor bearing, as well as a method for evaluating a measurement signal from such a sensor bearing.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sensorlager. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere einen PKW, mit einem oder mehreren solcher Sensorlager und ein Verfahren zum Auswerten von Messdaten, welche mittels des Sensorlagers erfasst wurden.The present invention relates to a sensor bearing. The invention also relates to a vehicle, in particular a passenger car, with one or more such sensor bearings and a method for evaluating measurement data that were acquired by means of the sensor bearing.
Wälzlageranordnungen mit integrierten Sensoreinrichtungen, auch als Sensorlager bezeichnet, realisieren nicht nur die primäre Lagerfunktion sondern dienen darüber hinaus dem Erfassen unterschiedlicher Lagerzustandsgrößen, wie beispielsweise Drehzahl, Temperatur und Drehwinkel. Die Sensoreinrichtungen umfassen mehrere Sensoren und Signalgeber, welche an einander gegenüberliegenden Flächen von Außenlagerring und Innenlagerring angeordnet sind.Rolling bearing arrangements with integrated sensor devices, also referred to as sensor bearings, not only realize the primary bearing function but also serve to record different bearing state variables, such as speed, temperature and angle of rotation. The sensor devices comprise several sensors and signal transmitters which are arranged on mutually opposite surfaces of the outer bearing ring and inner bearing ring.
Um autonomes Fahren zu ermöglichen, sollen u.a. Messdaten aus dem Radlager bzw. der Radlagerumgebung zur Anwendung kommen. Diese Messdaten werden beispielsweise bei Lastkraftwagen mittels eines an einem Achszapfen angebrachten Messrings generiert, wobei der Achszapfen steht und ein zu diesem koaxial angeordneter Außenring rotiert. Der Messring dient dabei als Messaufnehmer. Ein Nachteil der beschriebenen Anordnung mit einem stehenden Messaufnehmer ist, dass damit keine Drehzahl ermittelt werden kann. Daten aus stehenden Messaufnehmern haben den Nachteil, dass sie eine hohe Anzahl an Sensoren an verschiedenen Messpositionen benötigen, um eine vollumfängliche Erfassung von Messdaten zu ermöglichen. Eine hohe Anzahl an Messpositionen ist kostenintensiv und erfordert einen hohen Auswertungsaufwand der erfassten Messdaten. Ein weiterer Nachteil ist, dass ein erhöhter Reibkontakt besteht, der große Hysteresen in den Messsignalen hervorrufen kann. Weiterhin kann es zur Beeinflussung der Messrate, je nach Speichertiefe, kommen.In order to enable autonomous driving, among other things, measurement data from the wheel bearing or the wheel bearing environment should be used. In the case of trucks, for example, these measurement data are generated by means of a measuring ring attached to an axle journal, the axle journal standing and an outer ring arranged coaxially with it rotating. The measuring ring serves as a measuring sensor. A disadvantage of the described arrangement with a stationary measuring sensor is that no speed can be determined with it. Data from stationary measuring sensors have the disadvantage that they require a large number of sensors at different measuring positions in order to enable the full acquisition of measuring data. A large number of measurement positions is cost-intensive and requires a lot of effort to evaluate the recorded measurement data. Another disadvantage is that there is increased frictional contact, which can cause large hysteresis in the measurement signals. Furthermore, the measuring rate can be influenced, depending on the memory depth.
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Die von der Anmelderin eingereichte
Es sind Telemetriesysteme zur Bereitstellung bzw. Übertragung von Signalen sowie Energie bekannt. Standard-Telemetriesysteme sind in der Regel multifunktional, weisen mehrere Kanäle auf und sind somit teuer. Als Telemetrie wird die drahtlose Datenübertragung bezeichnet. Ein besonders einfaches Telemetriesystem ist beispielsweise ein Schleifringüberträger, wobei der Empfänger und der Sender durch den Schleifring und eine Bürste gebildet werden. Der Schleifring weißt einen Gleitkontakt zu einem Lagerring auf. Dieses System hat den Vorteil, dass es kostengünstig ist. Jedoch treten hoher Verschleiß, infolge dessen mit Funktionseinschränkung zu rechnen ist, und Rauschanfälligkeit auf. Ein weiteres bekanntes Telemetriesystem zum Daten- und Energieaustausch ist die Funktelemetrie. Funktelemetrie hat den Vorteil, dass sie verschleißfrei arbeitet. Der Nachteil an der Funktelemetrie ist, dass sie höhere Kosten als der Schleifringüberträger verursacht und eine komplexe Schaltung notwendig ist. Eine dritte Form der Telemetrie ist die induktive Übertragung; diese arbeitet ebenfalls verschleißfrei. Die induktive Telemetrie benötigt ebenfalls eine Verschaltung und gilt als zu teuer, weshalb sie regelmäßig nicht in Sensorradlagern zur Anwendung kommt.Telemetry systems for providing or transmitting signals and energy are known. Standard telemetry systems are usually multifunctional, have multiple channels and are therefore expensive. Wireless data transmission is called telemetry. A particularly simple telemetry system is, for example, a slip ring transmitter, the receiver and the transmitter being formed by the slip ring and a brush. The slip ring has sliding contact with a bearing ring. This system has the advantage that it is inexpensive. However, there is a high level of wear and tear, as a result of which a functional restriction is to be expected, and susceptibility to noise. Another known telemetry system for exchanging data and energy is radio telemetry. Wireless telemetry has the advantage that it works without wear. The disadvantage of radio telemetry is that it is more expensive than the slip ring transmitter and that a complex circuit is necessary. A third form of telemetry is inductive transmission; this also works wear-free. Inductive telemetry also requires interconnection and is considered too expensive, which is why it is not regularly used in sensor wheel bearings.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, ein Sensorlager bereitzustellen, welches eine geeignete Messposition für Sensoren aufweist, wobei die Sensoren leicht im Lager montierbar sein sollen. Eine weitere Aufgabe wird darin gesehen, eine kostengünstige drahtlose Signalübertragung an einem solchen Sensorlager zu ermöglichen. Weiterhin soll mit der vorliegenden Erfindung das Erfassen und Verarbeiten von Messdaten eines solchen Sensorlagers möglich sein.One object of the present invention, based on the prior art, is to provide a sensor bearing which has a suitable measuring position for sensors, it being possible for the sensors to be easily mounted in the bearing. A further object is seen in enabling inexpensive wireless signal transmission to such a sensor bearing. Furthermore, with the present invention, the acquisition and processing of measurement data of such a sensor bearing should be possible.
Die genannte Aufgabe wird durch ein Sensorlager gemäß dem beigefügten Anspruch 1 sowie durch ein Fahrzeug mit dem Sensorlager gemäß dem nebengeordneten Anspruch 8 gelöst. Weiterhin wird die Aufgabe durch ein Verfahren gemäß dem nebengeordneten Anspruch 10 gelöst.The stated object is achieved by a sensor bearing according to the attached claim 1 and by a vehicle with the sensor bearing according to the independent claim 8. Furthermore, the object is achieved by a method according to the independent claim 10.
Das erfindungsgemäße Sensorlager umfasst einen Außenlagerring und einen koaxial dazu befindlichen Innenlagerring. Der Innenlagerring ist gegenüber dem stehenden Außenlagerring rotierbar. An dem Innenlagerring ist eine Primärspule angeordnet. Der Primärspule gegenüberliegend ist eine Sekundärspule an dem Außenlagerring angeordnet. Zwischen der Primärspule und der Sekundärspule ist ein Luftspalt ausgebildet, welcher kleinstmöglich gestaltet ist. Weiterhin umfasst das Sensorlager einen Mikrocontroller, welcher an dem Innenlagerring angeordnet ist und mit der Primärspule mittels einer elektrischen Leitung verbunden ist. Die Primärspule ist eine Empfängerspule und die Sekundärspule ist eine Senderspule, welche als Antennen der Funkübertragung oder der induktiven Datenübertragung dienen. Ebenso dienen die Primärspule und die Sekundärspule der Energieübertragung und der Energiebereitstellung. Weiterhin umfasst das Sensorlager ein Messelement, welches an die Primärspule gekoppelt ist. Das Messelement ist auf einer außenliegenden Fläche des Innenlagerrings angeordnet, wobei zumindest ein Teil dieser außenliegenden Fläche eine Messstelle bildet. Das Sensorlager ist in einem Fahrzeug, insbesondere einem PKW einbaubar.The sensor bearing according to the invention comprises an outer bearing ring and an inner bearing ring located coaxially therewith. The inner bearing ring can be rotated relative to the stationary outer bearing ring. A primary coil is arranged on the inner bearing ring. A secondary coil is arranged on the outer bearing ring opposite the primary coil. An air gap, which is designed to be as small as possible, is formed between the primary coil and the secondary coil. Furthermore, the sensor bearing comprises a microcontroller which is arranged on the inner bearing ring and is connected to the primary coil by means of an electrical line. The primary coil is a receiver coil and the secondary coil is a transmitter coil, which serve as antennas for radio transmission or inductive data transmission. The primary coil and the secondary coil also serve to transmit and supply energy. Furthermore, the sensor bearing comprises a measuring element which is coupled to the primary coil. The measuring element is arranged on an outer surface of the inner bearing ring, at least a part of this outer surface forming a measuring point. The sensor bearing can be installed in a vehicle, in particular a car.
Die außenliegende Fläche des Innenlagerrings, auf welcher das Messelement angeordnet ist, wird bevorzugt durch einen Außenumfang des Innenlagerrings gebildet. Diese Flächen sind bei der Herstellung des Sensorlagers einfach zugänglich und bieten genügend Raum für das Messelement. Alternativ bevorzugt ist die außenliegende Fläche eine axiale Fläche des Innenlagerrings, insbesondere die Fläche axial an einem Flansch des Innenlagerrings. Diese Fläche kann vor übermäßigen, am Lager auftretenden Beanspruchungen besser geschützt werden.The outer surface of the inner bearing ring on which the measuring element is arranged is preferably formed by an outer circumference of the inner bearing ring. These areas are easily accessible during the manufacture of the sensor bearing and offer enough space for the measuring element. Alternatively, the outer surface is preferably an axial surface of the inner bearing ring, in particular the surface axially on a flange of the inner bearing ring. This area can be better protected from excessive loads occurring on the bearing.
Vorzugsweise ist der Bereich der außenliegenden Fläche, auf der das Messelement angeordnet ist, planar ausgebildet. Dies verringert den Eintrag von unerwünschten Materialspannungen in das Messelement bei dessen Anbringung. Alternativ kann der Bereich der außenliegenden Fläche auch gebogen gestaltet sein. Insbesondere bei großen Radien ist damit die Anbringung des Messelements vereinfacht möglich.The area of the outer surface on which the measuring element is arranged is preferably of planar design. This reduces the entry of undesired material stresses into the measuring element when it is attached. Alternatively, the area of the outer surface can also be designed to be curved. In particular with large radii, the attachment of the measuring element is thus possible in a simplified manner.
Das Messelement ist flach und weitgehend bauraumneutral. Bevorzugt ist das Messelement als Dünnschichtsensor aufgebaut. Vorzugsweise ist das Messelement ein Dehnungsmessstreifen. Besonders bevorzugt besteht das Messelement bzw. der Sensor aus einer dehnungsempfindlichen Metallbeschichtung, welche auf dem Innenlagerring angeordnet ist. Die dehnungsempfindliche Metallbeschichtung ist beispielsweise gemäß der sogenannten Sensotect-Baureihe der Anmelderin gestaltet. Vorteil der Verwendung einer solchen Sensotect-Beschichtung als Messelement ist, dass keine Setz- oder Ermüdungseffekte auftreten.The measuring element is flat and largely does not require any installation space. The measuring element is preferably constructed as a thin-film sensor. The measuring element is preferably a strain gauge. The measuring element or the sensor particularly preferably consists of a stretch-sensitive metal coating which is arranged on the inner bearing ring. The stretch-sensitive metal coating is designed, for example, according to the so-called Sensotect series of the applicant. The advantage of using such a Sensotect coating as a measuring element is that no settling or fatigue effects occur.
Ein Vorteil der Verwendung von flachen Messelementen bzw. Sensoren und deren Position auf dem Lagerring ist, dass die erfassten Messwerte nahezu hysteresefrei sind. Auch ist es vorteilhaft, das Messelement auf dem rotierenden Lagerring anzuordnen, da dadurch mehr Messwerte bzw. Messinformation erzeugt werden können. Ein weiterer Vorteil der Verwendung von flach ausgebildeten Sensoren ist, dass diese zusammen mit dem Sensorlager einfach und zerstörungsfrei montierbar sind. Vorteilhafterweise können bekannte Radlagerdesigns genutzt werden.An advantage of using flat measuring elements or sensors and their position on the bearing ring is that the recorded measured values are almost hysteresis-free. It is also advantageous to arrange the measuring element on the rotating bearing ring, since this allows more measured values or measurement information to be generated. Another advantage of using flat sensors is that they can be installed together with the sensor bearing in a simple and non-destructive manner. Known wheel bearing designs can advantageously be used.
Das Sensorlager dient der Erfassung von Messdaten am Lager. Es wird mittels des Messelements eine Drehzahl bestimmt. Weiterhin sind vorteilhafterweise mit dem Messelement an den definierten Messpositionen Temperatur, Beschleunigung, Last, Position und Drehrichtung erfassbar. Demnach können mit dem erfindungsgemäßen Sensorlager Sensoren eingespart werden, wodurch vorteilhafterweise Kosten und genutzter Bauraum reduziert werden. Ein zusätzlicher ABS-Sensor kann beispielsweise entfallen. Durch die zusätzlichen Messinformationen kann das fahrdynamische Regelsystem eines Fahrzeugs verbessert werden.The sensor warehouse is used to collect measurement data from the warehouse. A speed is determined by means of the measuring element. Furthermore, temperature, acceleration, load, position and direction of rotation can advantageously be detected with the measuring element at the defined measuring positions. Accordingly, sensors can be saved with the sensor bearing according to the invention, as a result of which costs and the space used are advantageously reduced. An additional ABS sensor can be omitted, for example. The driving dynamics control system of a vehicle can be improved by the additional measurement information.
Vorzugsweise sind die, eine Verarbeitungseinheit bildenden, Primärspule und Mikrocontroller gemeinsam in einer Vergussmasse vergossen, um sie vor Umwelteinflüssen zu schützen. Besonders bevorzugt ist die Verarbeitungseinheit in einem Kunststoffträger vergossen. Insbesondere sind die Primärspule und der Mikrocontroller gemeinsam in einem Kunststoffträger an dem Innenlagerring oder an dem Flansch des Innenlagerrings angeordnet. Die Primärspule und der Mikrocontroller können gemeinsam in einem Kunststoffträger an dem Innenlagerring oder an dem Flansch des Innenlagerrings vergossen sein, wodurch sie während des Einbaus im Fahrzeug und vor allem während des dauerhaften Betriebs sicher geschützt und positioniert sind.The primary coil and microcontroller forming a processing unit are preferably cast together in a potting compound in order to protect them from environmental influences. The processing unit is particularly preferably encapsulated in a plastic carrier. In particular, they are Primary coil and the microcontroller are arranged together in a plastic carrier on the inner bearing ring or on the flange of the inner bearing ring. The primary coil and the microcontroller can be cast together in a plastic carrier on the inner bearing ring or on the flange of the inner bearing ring, whereby they are safely protected and positioned during installation in the vehicle and especially during permanent operation.
Die Sekundärspule kann ebenso zumindest teilweise in einer Vergussmasse, insbesondere in einem weiteren Kunststoffträger vergossen sein, mit welchem die Sekundärspule an dem Außenlagerring angeordnet ist. Die Kunststoffträger des Innenlagerrings und des Außenlagerrings sind voneinander beabstandet.The secondary coil can also be at least partially cast in a potting compound, in particular in a further plastic carrier, with which the secondary coil is arranged on the outer bearing ring. The plastic carriers of the inner bearing ring and the outer bearing ring are spaced from one another.
In der Vergussmasse der Verarbeitungseinheit und/oder der Sekundärspule können Laufflächen und Träger für Dichtungen integriert sein. Dies erleichtert die Anordnung externer Dichtelemente.Running surfaces and supports for seals can be integrated in the potting compound of the processing unit and / or the secondary coil. This facilitates the arrangement of external sealing elements.
Vorzugsweise erfolgt der Verguss der Einheiten vor der Endmontage des Sensorlagers.The units are preferably potted before the final assembly of the sensor bearing.
Die Erstreckung des Messelements in Umlaufrichtung des Außenumfangs des Innenlagerrings kann je nach gewünschter Funktion variieren und einfach an die spezifischen Messanforderungen angepasst werden. Vorzugsweise ist die Erstreckung des Messelements in Umlaufrichtung des Außenumfangs des Innenlagerrings kleiner als ein Durchmesser eines zwischen dem Außenlagerring und dem Innenlagerring befindlichen Wälzkörpers. Alternativ bevorzugt ist die Erstreckung des Messelements in Umlaufrichtung des Außenumfangs des Innenlagerrings mindestens ein Viertel des Außenumfangs des Innenlagerrings. Das Messelement erstreckt sich vorzugsweise zwischen einer Erstreckung kleiner als ein Durchmesser eines Wälzkörpers und einer Erstreckung von mindestens einem Viertel des Außenumfangs des Innenlagerrings.The extension of the measuring element in the direction of rotation of the outer circumference of the inner bearing ring can vary depending on the desired function and can be easily adapted to the specific measuring requirements. The extension of the measuring element in the direction of rotation of the outer circumference of the inner bearing ring is preferably smaller than a diameter of a rolling element located between the outer bearing ring and the inner bearing ring. Alternatively, the extension of the measuring element in the circumferential direction of the outer circumference of the inner bearing ring is at least a quarter of the outer circumference of the inner bearing ring. The measuring element preferably extends between an extension smaller than a diameter of a rolling element and an extension of at least a quarter of the outer circumference of the inner bearing ring.
Die Messstelle bzw. der Bereich auf welchem das Messelement angeordnet ist, ist so gewählt, dass sich Dehnungen bzw. Materialspannungen an den äußeren Oberflächen des Sensorlagers messen lassen.The measuring point or the area on which the measuring element is arranged is selected in such a way that expansions or material stresses on the outer surfaces of the sensor bearing can be measured.
Das Sensorlager umfasst in einer bevorzugten Ausführungsform ein weiteres Messelement, welches gleichartig zu dem ersten Messelement ausgebildet ist. In dieser Ausführungsform umfasst das Sensorlager demnach zwei Messelemente, wobei die Messelemente an verschiedenen Messstellen bzw. außenliegenden Flächen des Innenlagerrings angeordnet sind.In a preferred embodiment, the sensor bearing comprises a further measuring element which is designed in the same way as the first measuring element. In this embodiment, the sensor bearing accordingly comprises two measuring elements, the measuring elements being arranged at different measuring points or outer surfaces of the inner bearing ring.
Die elektrische Verschaltung der mehreren Messelemente kann vorzugsweise als Viertel- oder Halbbrücke gestaltet sein.The electrical interconnection of the multiple measuring elements can preferably be designed as a quarter or half bridge.
Ein Vorteil der Verwendung von induktiver Telemetrie ist, dass diese verschleißfrei arbeitet. Die elektrische Verschaltung in dem Sensorlager bietet vorteilhafterweise eine energieeffiziente und störungsarme Datenübertragung. Das erfindungsgemäße Sensorlager ist vorteilhaft, da zum Messen nur eine geringe Anzahl an Sensoren notwendig ist, wobei auch ein einziger Sensor ausreicht. Es werden gute Messergebnisse erzielt und Kosten gespart.One advantage of using inductive telemetry is that it works without wear. The electrical interconnection in the sensor bearing advantageously offers energy-efficient and low-interference data transmission. The sensor bearing according to the invention is advantageous because only a small number of sensors is required for measuring, with a single sensor also being sufficient. Good measurement results are achieved and costs are saved.
Das erfindungsgemäße Fahrzeug weist mindestens ein Fahrzeugrad mit einem erfindungsgemäßen Sensorlager auf, wobei das Sensorlager dem zuvor beschriebenen Sensorlager mit all seinen Ausführungsformen gleicht. Vorzugsweise umfasst das Fahrzeug mindestens vier Fahrzeugräder mit jeweils einem solchen Sensorlager. Jedes Fahrzeugrad kann mehr als ein Sensorlager umfassen. Das Sensorlager unterstützt im Fahrzeug verbaute Fahrassistenzsysteme.The vehicle according to the invention has at least one vehicle wheel with a sensor bearing according to the invention, the sensor bearing being the same as the sensor bearing described above with all of its embodiments. The vehicle preferably comprises at least four vehicle wheels, each with such a sensor bearing. Each vehicle wheel can include more than one sensor bearing. The sensor bearing supports driver assistance systems installed in the vehicle.
Das in dem Fahrzeug verbaute Sensorlager kann bevorzugt auf der Getriebeseite, alternativ bevorzugt auf der Radseite des Fahrzeugrads angeordnet sein. Alternativ sind Sensorlager auf der Getriebeseite und auf der Radseite des Fahrzeugrads angeordnet.The sensor bearing installed in the vehicle can preferably be arranged on the transmission side, alternatively preferably on the wheel side of the vehicle wheel. Alternatively, sensor bearings are arranged on the transmission side and on the wheel side of the vehicle wheel.
Vorzugsweise ist das Fahrzeug ein PKW. Das Fahrzeug ist in einer bevorzugten Ausführungsform zum autonomen Fahren ausgebildet.The vehicle is preferably a car. In a preferred embodiment, the vehicle is designed for autonomous driving.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient dem Auswerten eines Messsignals eines Sensorlagers. Das Sensorlager ist gemäß dem zuvor beschriebenen Sensorlager mit all seinen Ausführungsformen ausgebildet. Das Sensorlager umfasst einen Innenlagerring mit darauf angeordnetem Messelement und einen Außenlagerring sowie einen Mikrocontroller. Der Innenlagerring rotiert um den Außenlagerring. Ein erster Verfahrensschritt sieht vor, dass ein Messsignal durch das Messelement des Sensorlagers erfasst wird. Das Messsignal ist im Wesentlichen sinusförmig. Das Messelement erfasst bevorzugt eine Radlagermessgröße, wie eine Dehnung, eine Drehzahl oder eine Winkelposition. Das erfasste Messsignal wird über eine elektrische Verbindung im nächsten Verfahrensschritt an den Mikrocontroller weitergeleitet. Der Mikrocontroller bestimmt in einem weiteren Schritt einen Peak-to-Peak Wert des Messsignals. In einem folgenden Verfahrensschritt wird der Peak-to-Peak Wert mit im Mikrocontroller hinterlegten Werten verglichen. Anschließend erfolgt in einem weiteren Verfahrensschritt die Ausgabe eines Sensorlagerzustandes anhand der verglichenen Werte.The method according to the invention is used to evaluate a measurement signal from a sensor bearing. The sensor bearing is designed in accordance with the sensor bearing described above with all of its embodiments. The sensor bearing comprises an inner bearing ring with a measuring element arranged on it and an outer bearing ring as well as a microcontroller. The inner bearing ring rotates around the outer bearing ring. A first method step provides that a measurement signal is recorded by the measurement element of the sensor bearing. The measurement signal is essentially sinusoidal. The measuring element preferably detects a measured wheel bearing variable, such as a strain, a speed or an angular position. The recorded measurement signal is passed on to the microcontroller via an electrical connection in the next process step. In a further step, the microcontroller determines a peak-to-peak value of the measurement signal. In a subsequent process step, the peak-to-peak value is compared with the values stored in the microcontroller. Subsequently, in a further method step, a sensor bearing status is output based on the compared values.
Aus dem erfassten Messsignal können in einem weiteren Verfahrensschritt durch den Mikrocontroller Messinformationen zu Fahrbahnunebenheiten und/oder Erschütterungen sowie Sensorlagerbelastungen ermittelt werden. Um diese Messinformationen zu generieren wird die Gleichförmigkeit des Sinussignals analysiert.In a further method step, the microcontroller can use the recorded measurement signal to determine measurement information on uneven road surfaces and / or vibrations and sensor bearing loads. In order to generate this measurement information, the uniformity of the sinusoidal signal is analyzed.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die Messsignale einer rotierenden Signalquelle gut reproduzierbar sind. Weiterhin ist das System, durch den auf dem Außenlagerring unmittelbar angeordneten Sensor, hysteresefrei. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Peak-to-Peak Wert nahezu temperaturunabhängig ist.One advantage of the method according to the invention is that the measurement signals from a rotating signal source can be reproduced well. Furthermore, the system is hysteresis-free thanks to the sensor arranged directly on the outer bearing ring. Another advantage is that the peak-to-peak value is almost independent of temperature.
Mittels induktiver Telemetrie, wobei eine Empfängerspule einer Senderspule gegenüber liegt, werden bevorzugt in einem weiteren Verfahrensschritt die ermittelten Sensorlagerzustände beispielsweise an eine Steuereinheit weitergeleitet. Die induktive Telemetrie dient vorteilhafterweise auch als Energielieferant für den Mikrocontroller, sodass eine zusätzliche Energieversorgung entfallen kann.By means of inductive telemetry, with a receiver coil lying opposite a transmitter coil, the ascertained sensor bearing states are preferably passed on, for example to a control unit, in a further method step. The inductive telemetry advantageously also serves as an energy supplier for the microcontroller, so that an additional energy supply can be dispensed with.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
-
1 einen Ausschnitt einer schematischen Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorlagers; -
2 einen Ausschnitt einer schematischen Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform des Sensorlagers; -
3 eine Schnittansicht des Sensorlagers mit einem Messelement; und -
4 eine Schnittansicht des Sensorlagers gemäß3 mit einem alternativen Messelement.
-
1 a detail of a schematic sectional view of a first embodiment of a sensor bearing according to the invention; -
2 a detail of a schematic sectional view of a second embodiment of the sensor bearing; -
3 a sectional view of the sensor bearing with a measuring element; and -
4th a sectional view of the sensor bearing according to3 with an alternative measuring element.
Zunächst gleicht das in
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 0101
- InnenlagerringInner bearing ring
- 0202
- AußenlagerringOuter bearing ring
- 0303
- WälzkörperRolling elements
- 0404
- erstes Messelementfirst measuring element
- 0505
- --
- 0606
- MikrocontrollerMicrocontroller
- 0707
- KunststoffvergussmassePlastic potting compound
- 0808
- elektrische Verbindungelectrical connection
- 0909
- SenderspuleTransmitter coil
- 1010
- --
- 1111
- EmpfängerspuleReceiver coil
- 1212th
- zweite Vergussmassesecond potting compound
- 1313th
- Spaltgap
- 1414th
- zweites Messelementsecond measuring element
- 1515th
- --
- 1616
-
axiale Fläche / Flansch des Innenlagerrings 01axial surface / flange of the
inner bearing ring 01
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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- DE 102018128648 [0011]DE 102018128648 [0011]
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